基于二極管或MOS管的反向保護(hù)電路設(shè)計(jì)分享-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2021-01-04
設(shè)計(jì)電路時(shí)，有時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)電路板上的芯片突然有微微燒焦的氣味，這有可能是反向電流的惡作劇。特別是設(shè)計(jì)便攜式的電子產(chǎn)品，如果一不小心，電池的反向連接對便攜式產(chǎn)品可以是致命的，會(huì)有損壞電路或電池本身的危險(xiǎn)。
因此，為了防止反向電流的突襲，除了可以使用機(jī)械式保護(hù)來確保電池的正確極性的連接外，反向電流保護(hù)的電路設(shè)計(jì)也不容忽視喔。在電路設(shè)計(jì)方面，我們可利用以下3種常見的方法來可以防止反向電流——二極管、MOS管和負(fù)載開關(guān)。
反向保護(hù)電路-二極管
利用二極管是最簡單且最便宜的反向電流保護(hù)方法，常見例子是使用二極管與電池串聯(lián)連接一起。在選擇二極管時(shí), 以下一些參數(shù)需要特別留意：
最高反向工作電壓
加在二極管兩端的反向工作電壓高到一定值時(shí)，管子將會(huì)擊穿，失去單向?qū)щ娔芰Α榱吮ＷC使用安全，規(guī)定了最高反向工作電壓。
例如，1N4001二極管反向耐壓為50V，1N4007的反向耐壓為1000V。因此，使用時(shí)應(yīng)避免二極管外加的反向工作電壓過高。
反向電流
反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和最高反向電壓作用下，流過二極管的反向電流。反向電流越小，管子的單方向?qū)щ娦阅茉胶谩?/span>
反向電流與溫度密切相關(guān)，大約溫度每升高10℃，反向電流有可能增大一倍。硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩(wěn)定。
反向恢復(fù)時(shí)間
從正向電壓變成反向電壓時(shí)，電流一般不能瞬時(shí)截止，要延遲一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是反向恢復(fù)時(shí)間。它直接影響二極管的開關(guān)速度。
比如我們以Digi-Key的網(wǎng)站為例，可以根據(jù)不同二極管類型及設(shè)計(jì)參數(shù)的要求，篩選合適的二極管。
但是使用二極管也有缺點(diǎn)，就是輸入大電流的情況下對功耗影響會(huì)非常大。例如流通的電流額定值達(dá)到2A時(shí)，對于大部份常用的二極管來說，它們的正向壓降將Vcc的限制在0.6V-0.8V。那么功耗（Pd）至少也要達(dá)到：
這樣大大增加了系統(tǒng)總體的功耗，效率也會(huì)降低。
因此有些設(shè)計(jì)人員寧愿選擇肖特基二極管以減少正向壓降，但需要注意的是：它們較昂貴，而且會(huì)有較多的反向電流泄漏的問題。
反向保護(hù)電路-MOS管 (MOSFET)
由于MOS管的內(nèi)阻很小，一些MOS管的 Rds（on）已經(jīng)能夠做到毫歐級，可以解決了基于二極管的反向電流保護(hù)方案中存在的壓降和功耗過大的問題。
如下所示，利用2個(gè)MOS管背靠背地連接是一個(gè)不錯(cuò)的解決方案。當(dāng)2個(gè)MOS管關(guān)閉，它們可以阻斷兩個(gè)方向電流的流通。與二極管的解決方案相比，MOS管可以支持更低的電源壓降供應(yīng)給負(fù)載。但是，如果要實(shí)現(xiàn)這種方案，需要多個(gè)元器件配合，使得電路會(huì)在電路板上占用更多的空間。
反向保護(hù)電路-負(fù)載開關(guān)
與MOS管一樣，負(fù)載開關(guān)可在關(guān)閉時(shí)阻止兩個(gè)方向上的電流（如下圖設(shè)計(jì)）。
如TI的TPS22963C負(fù)載開關(guān)，是一個(gè)小型集成封裝，其擁有一些基本功能：輸入電壓、輸出電壓、開關(guān)和接地。這樣的設(shè)計(jì)，大大減少了電路在電路板上占用的空間和BOM數(shù)量。
利用TPS22963C可以保護(hù)電路免被反向電流侵襲。當(dāng)ON引腳關(guān)掉器件，并且VOUT被強(qiáng)制為外部電壓輸出后，只有非常少量的電流將從VOUT流向VIN。
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